砼短肢剪力墻內(nèi)置型鋼受力模擬分析

袁芙蓉

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽(yáng) 712100）

1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻和框架柱衍生出的一種新的結(jié)構(gòu)類型體系[1]，從形狀上來(lái)辨析，h/b 在5～8 之間時(shí)稱為短肢剪力墻（h、b 分別為肢截面高度和寬度）。

本文以一個(gè)實(shí)際的12 層剪力墻結(jié)構(gòu)為依托，設(shè)計(jì)了一T 形短肢剪力墻，運(yùn)用ABAQUS 模擬分析軟件，將“T”形的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)置型鋼后，建立結(jié)構(gòu)模型，模擬抗震，研究短肢剪力墻抗震性能受型鋼的影響程度。構(gòu)件的抗震性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)通常有構(gòu)件的承載力指標(biāo)、延性性能指標(biāo)以及構(gòu)件變形能力等。

內(nèi)置型鋼T 形的短肢剪力墻尺寸、配筋，如圖1 所示，內(nèi)置型鋼尺寸如圖2 所示。

圖1 內(nèi)置型鋼的T 形短肢剪力墻尺寸

圖2 T 形短肢剪力墻內(nèi)置型鋼尺寸

2 抗震模擬

內(nèi)置型鋼鋼筋混凝土短肢剪力墻采用ABAQUS 有限元抗震模擬方法如下：

2.1 創(chuàng)建部件

由于混凝土、鋼筋、型鋼、鋼墊塊各性能有所不同，每個(gè)部件需單獨(dú)創(chuàng)建，又由于鋼筋中的箍筋，加強(qiáng)部位縱筋及其他縱筋級(jí)別，直徑不同，也須分別單獨(dú)創(chuàng)建，故需創(chuàng)建墻，鋼墊塊，型鋼，箍筋，rebar12 和rebar8[2]。

2.2 賦予部件屬性

分別創(chuàng)建各部件所需材料屬性，主要定義混凝土，型鋼，鋼筋的屬性，包括質(zhì)量密度，彈性，塑性，混凝土的損傷塑性[3]。

2.3 部件裝配

按照以上設(shè)計(jì)尺寸建好模型，賦予各材料屬性。然后將各部件進(jìn)行裝配。先將箍筋，rebar12 和rebar8 進(jìn)行裝配成為鋼筋骨架，設(shè)置鋼筋骨架的內(nèi)置區(qū)域，再將骨架嵌入墻內(nèi)，最后將鋼墊塊與墻體上下端部綁定（如圖3）。

圖3 內(nèi)置型鋼的T 型短肢剪力墻

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 T 形短肢剪力墻承載力對(duì)比

通過(guò)試驗(yàn)，T 形短肢剪力墻側(cè)移、側(cè)向位移角和基底剪力如表1 所示。

表1 T 形短肢剪力墻側(cè)移與基底剪力表

3.2 各部件的應(yīng)力云變化對(duì)比

模擬試驗(yàn)分別調(diào)取了混凝土、鋼筋框架以及“T”形型鋼在水平靜荷載作用下的應(yīng)力云圖[4]。

圖4,圖5 和圖6 分別呈現(xiàn)了混凝土、鋼筋框架以及“T”形型鋼在水平位移為1.875mm、3.125mm、5mm 以及12.5mm時(shí)的應(yīng)力云圖。

圖4 短肢剪力墻內(nèi)置“T”形型鋼時(shí)砼的應(yīng)力云圖

圖5 短肢剪力墻內(nèi)置“T”形型鋼時(shí)鋼筋框架的應(yīng)力云圖

圖6 短肢剪力墻內(nèi)置“T”形型鋼時(shí)型鋼的應(yīng)力云圖

如圖4，在水平位移達(dá)到1.875mm 時(shí)，砼墻體腹板對(duì)角受壓，中部區(qū)域應(yīng)力稍小。當(dāng)水平位移達(dá)3.125mm 時(shí)，對(duì)角區(qū)域砼開(kāi)始逐漸達(dá)到其強(qiáng)度值，并向中間區(qū)域延伸，應(yīng)力比前一階段有所增加。當(dāng)水平位移達(dá)到5mm 時(shí)，加載端應(yīng)力向翼緣厚度方向發(fā)展。固定端右側(cè)出現(xiàn)較大的變形[5]。當(dāng)側(cè)移達(dá)到12.5mm 時(shí)，翼緣出現(xiàn)明顯的向右側(cè)移，固定端處混凝土網(wǎng)格出現(xiàn)較大的剪切變形。

如圖5，在水平位移達(dá)到1.875mm 時(shí)，僅在上部鋼梁與腹板固定端右側(cè)出現(xiàn)鋼筋屈服，其余鋼筋均處于彈性狀態(tài)。在水平位移達(dá)到為3.125mm 時(shí)，鋼筋對(duì)角區(qū)域開(kāi)始逐漸屈服，并向中間區(qū)域延伸。在水平位移達(dá)到5mm 時(shí)，受壓區(qū)兩端鋼筋應(yīng)力屈服區(qū)域增大，中部區(qū)域應(yīng)力增加[6]。當(dāng)側(cè)移達(dá)到12.5mm 時(shí)，上部加載部位鋼筋出現(xiàn)大部分屈服，下部固定端處鋼筋幾乎全部屈服，整體出現(xiàn)向右的側(cè)向變形，底部區(qū)域有明顯的剪切變形。

如圖6，當(dāng)該短肢剪力墻水平位移達(dá)到1.875mm 時(shí)，“T”形型鋼翼緣的上部位置開(kāi)始出現(xiàn)屈服，腹板形成對(duì)角受壓區(qū)，其邊緣位置的應(yīng)力較大，中部應(yīng)力偏小。當(dāng)水平位移達(dá)到3.125mm 時(shí)，翼緣屈服區(qū)域較上一階段向下部發(fā)展，腹板受壓區(qū)寬度擴(kuò)展。在水平位移達(dá)到5mm 時(shí)，型鋼對(duì)角受壓區(qū)域明顯，中部應(yīng)力得到迅速增長(zhǎng)[7]。當(dāng)剪力墻水平位移達(dá)到12.5mm 時(shí)，型鋼出現(xiàn)較大的側(cè)向變形，腹板80%區(qū)域處于高應(yīng)力狀態(tài)。

4 結(jié)論

本文首先對(duì)短肢剪力墻的特點(diǎn)以及評(píng)價(jià)短肢剪力墻抗震的指標(biāo)作了闡述，接著建立模型并模擬分析了內(nèi)置型鋼的T 形短肢剪力墻的砼、鋼筋框架以及T 形型鋼的應(yīng)力云圖，最后得出內(nèi)置型鋼后，短肢剪力墻的應(yīng)力分布比較均勻，而且延性較好，承載力較高。